Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:121

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn này là phân tích các nguyên nhân dẫn đến tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Châu Thành, từ đó đưa ra các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành trong thời gian tới. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung luận văn này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An

1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngành Điện là một trong những ngành nghề đặc thù của xã hội, với phương châm "Điện đi trước một bước", tạo đà cho nền kinh tế phát triển. Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội hiện nay của huyện Châu Thành, tỉnh Long An thì nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng lên rất cao. Do đó phải có các biện pháp để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, đồng thời phải có biện pháp để giảm tổn thất điện năng nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cho ngành điện. Hiện nay, tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối của huyện Châu Thành, tỉnh Long An còn khá cao so với các huyện còn lại của tỉnh. Cụ thể: năm 2011là 8,02%; năm 2012 là 7,83%; năm 2013 là 8,55%, năm 2014 là 8,19%. Qua thống kê cho thấy chỉ tiêu tỷ lệ TTĐN tăng giảm bất thường, do đó đòi hỏi phải có công tác quản lý cũng như giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhằm làm giảm TTĐN. Trên cơ sở đó, người viết xin đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ “Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An”. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của luận văn này là phân tích các nguyên nhân dẫn đến tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Châu Thành, từ đó đưa ra các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành trong thời gian tới. 3. Nhiêm vụ nghiên cứu - Thu thập, tổng hợp các số liệu có liên quan và phân tích, đánh giá thực trạng về tình hình tổn thất điện năng trong giai đoạn nghiên cứu của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An. - Phân tích, tính toán tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành hiện nay.
2 - Nghiên cứu, tính toán, phân tích các yếu tố kỹ thuật và các yếu tố về quản lý liên quan đến lưới điện phân phối của huyện Châu Thành và đề xuất các giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An để đáp ứng yêu cầu đặt ra. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối của huyện Châu Thành, tỉnh Long An. - Phạm vi nghiên cứu: tính toán, phân tích và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh LA. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết các phương pháp giảm tổn thất điện năng. - Nghiên cứu thực tế: thu thập số liệu liên quan về lưới điện phân phối huyện Châu Thành, phân tích và sử dụng phần mềm tính toán lưới điện phân phối để tính toán, phân tích và đánh giá để chọn giải pháp tối ưu nhằm giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành. 6. Dự kiến những đóng góp mới - Đánh giá thực trạng thực hiện chỉ tiêu tổn thất điện năng của Điện lực Châu Thành. - Đề xuất các giải pháp chính trong công tác quản lý, kỹ thuật và kinh doanh nhằm giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành. 7. Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn có nội dung chính sau: CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết về giảm tổn thất điện năng CHƯƠNG 2. Thực trạng tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An. CHƯƠNG 3. Một số giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành giai đoạn năm 2016 - 2018.
3 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1. Khái niệm về tổn thất điện năng Hệ thống điện là tập hợp bao gồm các nguồn điện, các phụ tải điện được nối liền với nhau bởi các trạm biến áp, trạm cắt, trạm biến đổi dòng điện và mang điện với các cấp điện áp định mức khác nhau. Hệ thống điện làm nhiệm vụ sản xuất, chuyển tải, phân phối và sử dụng điện năng. Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng vì nó không bao gồm mạng nhiệt và phụ tải nhiệt. Mỗi thiết bị cấu thành hệ thống điện gọi là phần tử của hệ thống điện. Các thông số của các phần tử của hệ thống điện gọi là thông số của hệ thống điện (trang 29, Bùi Ngọc Thư) . Khi truyền tải điện năng từ thanh cái nhà máy điện đến các hộ dùng điện, ta cần phải dùng dây dẫn và máy biến áp, nên một phần điện năng tất nhiên bị tiêu hao do đốt nóng dây dẫn, do tạo ra các trường điện từ và các hiệu ứng khác, phần tiêu hao đó gọi là tổn thất điện năng (trang 238, Bùi Ngọc Thư). Như vậy, có thể định nghĩa tổn thất điện năng là sự tiêu hao và sự thất thoát điện năng trong quá trình truyền tải từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. Trong hệ thống điện, tổn thất điện năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: Đặc tính của mạch điện, lượng điện truyền tải, khả năng của hệ thống, vai trò của công tác quản lý,... 1.2. Phân loại các dạng tổn thất điện năng Khi phân tích tổn thất điện năng, ta cần phân loại tổn thất nhằm giúp chúng ta hiểu rõ hơn có những loại tổn thất nào và ảnh hưởng của chúng trong quá trình sản xuất và kinh doanh điện năng. Mặt khác, việc phân loại tổn thất giúp cho chúng ta đánh giá mức tác động của tổn thất tới hoạt động sản xuất kinh doanh điện để từ đó đánh giá những tổn thất nào mang yếu tố chủ quan và những tổn thất nào là do yếu tố khách quan để từ đó có các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả kinh doanh. Tổn thất điện năng có thể được phân ra thành các loại như sau:
4 Tổn thất điện năng Tổn thất điện năng Tổn thất điện năng trong Tổn thất điện trong quá trình sản quá trình truyền tải và năng trong quá xuất phân phối trình tiêu thụ Hình 1.1 : Phân loại tổn thất điện năng 1.2.1 Tổn thất điện năng trong quá trình sản xuất Đây là lượng điện năng tiêu hao ngay tại nhà máy điện, nó được xác định bởi lượng chệnh lệch điện năng phát ra tại đầu cực của máy phát điện với điện năng đưa lên lưới truyền tải và điện năng phục vụ cho quá trình sản xuất điện (điện tự dùng của nhà máy). Lượng điện năng tổn thất này phát sinh là do quá trình truyền dẫn điện trong nhà máy phát điện và do việc điều độ hệ thống điện không đồng bộ, hợp lý. 1.2.2 Tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải, phân phối Đây là lượng điện năng tiêu hao và thất thoát trong quá trình đưa điện năng từ nhà máy điện đến các hộ dùng điện. Nó do các nguyên nhân khách quan (các yếu tố tự nhiên, môi trường, yêu cầu kỹ thuật, công nghệ) và chủ quan (trình độ quản lý) gây nên. Tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải và phân phối có thể chia làm hai loại sau: - Tổn thất kỹ thuật: Là tổn thất điện năng do nguyên nhân về mặt kỹ thuật, công nghệ gây ra trong quá trình truyền tải, phân phối điện năng từ nơi sản xuất đến các phụ tải điện. Tổn thất kỹ thuật có các nguyên nhân chủ yếu sau: + Đường dây phân phối quá dài, bán kính cấp điện lớn. + Tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo, nâng cấp.
5 + Máy biến áp phân phối thường xuyên quá tải. + Máy biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một thời gian tổn thất tăng lên. + Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên máy biến áp. Tổn thất kỹ thuật không thể triệt tiêu được mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp lý hoặc cho phép. - Tổn thất kinh doanh (còn gọi là tổn thất thương mại hay tổn thất phi kỹ thuật): là tổn thất do hệ thống đo đếm không hoàn chỉnh. Sai số của các thiết bị dùng để đo đếm điện năng, do công tác quản lý chưa chặt chẽ dẫn đến thất thu tiền điện, do khách hàng còn gian lận, vi phạm quy chế sử dụng điện; do chủ quan của người quản lý khi TU mất pha, TI, công tơ chết, cháy không xử lý, thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số; do không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định của Luật Đo lường; đấu nhầm, đấu sai sơ đồ đấu dây dẫn đến điện năng bán cho khách hàng đo được qua hệ thống đo đếm thấp hơn so với điện năng sử dụng thực tế. Tổn thất thương mại phản ánh trình độ quản lý của doanh nghiệp sản xuất kinh doanh điện, trình độ quản lý càng cao thì tổn thất thương mại càng thấp. Mục tiêu của các doanh nghiệp là phấn đấu đưa tổn thất kinh doanh về gần bằng không. 1.2.3 Tổn thất điện năng ở khâu tiêu thụ Tổn thất điện năng tại nơi tiêu thụ phụ thuộc vào dây dẫn và thiết bị của khách hàng sử dụng điện. Tổn thất này xảy ra phía sau công tơ đo đếm điện năng của Điện lực. 1.3. Giới thiệu một số phương thức xác định tổn thất điện năng Trị số tổn thất điện năng trong bất kỳ một phần tử nào của mạng điện đều phụ thuộc vào tính chất và sự thay đổi của phụ tải trong thời gian khảo sát. Trong thời gian khảo sát t, nếu phụ tải của mạng điện không thay đổi và có tổn thất công suất tác dụng là P thì tổn thất điện năng A sẽ bằng: A = P x t
6 Nhưng thực tế phụ tải của đường dây của mạng điện luôn thay đổi theo thời gian (biến thiên theo đồ thị phụ tải của các hộ tiêu thụ, theo tình trạng làm việc của các nhà máy điện), vì vậy phải dùng phương pháp tích phân để tính tổn thất điện năng: t A =  0 P dt Thông thường P là một hàm số phức tạp của thời gian t, rất khó tích phân, nên biểu thức trên chỉ có ý nghĩa lý thuyết, do đó ta phải dùng các phương pháp khác. 1.3.1 Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo các chỉ số công tơ Phương pháp xác định tổn thất điện năng thông dụng nhất là so sánh sản lượng điện ở đầu vào lưới điện và sản lượng điện tiêu thụ tại các phụ tải trong cùng khoảng thời gian, phương pháp này tuy có đơn giản nhưng thường mắc phải sai số lớn do một số nguyên nhân sau: - Không thể lấy được đồng thời các chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở các điểm tiêu thụ cùng một thời điểm. - Nhiều điểm tải còn thiếu thiết bị đo hoặc thiết bị đo không phù hợp với phụ tải. - Số chủng loại đồng hồ đo rất đa dạng với nhiều mức sai số khác nhau, việc chỉnh định đồng hồ đo chưa chính xác hoặc không chính xác do chất lượng điện không đảm bảo. Để nâng cao độ chính xác của phép đo người ta sử dụng đồng hồ đo đếm tổn thất, đồng hồ này chỉ được sử dụng ở một số mạng điện quan trọng. 1.3.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng bằng đồng hồ đo đếm tổn thất Trong cung cấp mạng điện người ta có thể xác định tổn thất điện năng trực tiếp bằng đồng hồ đo đếm tổn thất mắc ngay tại điểm nút cung cấp cần kiểm tra.
7 a. Cách mắc đồng hồ đo đếm tổn thất: + Đối với đường dây phân phối thì cần đặt một đồng hồ ở đầu đường dây. + Đối với MBA đồng hồ đo đếm tổn thất được đặt trên mỗi đầu cuộn dây của MBA ba cuộn dây và trên một trong hai cuộn dây của MBA 2 cuộn dây. b. Cách xác định tổn thất điện theo đồng hồ đo đếm tổn thất 2 A = 3.k i .R.N.10-3 (kWh) (1.4) Trong đó: ki – tỷ số máy biến dòng R- là điện trở tương đương của mạng điện N- chỉ số của đồng hồ đo đếm tổn thất điện năng được ghi trong thời gian T và được xác định bằng công thức: N = I2.T I- dòng điện chạy trong mạng * Ưu điểm: Sử dụng đơn giản, dễ thực hiện * Nhược điểm: - Phương pháp này chỉ xác định được tổng hao tổn năng lượng của mạng, không chỉ ra được các thời điểm cực đại và cực tiểu của phụ tải để từ đó có biện pháp san bằng đồ thị phụ tải. - Chỉ xác định được lượng điện năng tổn thất tại thời điểm đo đếm. - Nếu cần xác định đồng thời hao tổn điện năng tại nhiều vị trí, khi đó ta phải sử dụng nhiều công tơ gây tốn kém vì vậy cách này thường áp dụng trong những trường hợp đặc biệt khi cần kiểm tra. 1.3.3 Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải Phương pháp này đôi khi còn gọi là phương pháp tích phân đồ thị. Ta tính tổn thất điện năng từng giờ, ta cần phải nắm rõ đồ thị phụ tải ngày đêm và cách xây dựng đồ thị phụ tải năm. Đồ thị phụ tải ngày đêm biểu thị sự biến đổi công suất của phụ tải trong một ngày đêm. Việc xây dựng đồ thị phụ tải năm dựa trên các đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình trong thời gian xuân hè và thu đông. Theo đồ thị phụ tải ngày đêm (có xét đến số lượng các loại ngày đêm khác nhau trong năm: Thứ bảy, chủ nhật, thứ hai, ngày làm việc), cứ mỗi giá trị công suất phụ tải, ta cộng tất cả thời gian tương ứng với phụ tải đó trong cả
8 năm. Lần lượt làm tiếp như vậy với giá trị phụ tải giảm dần, cuối cùng ta có được đồ thị phụ tải năm theo khoảng thời gian (trang 243, Bùi Ngọc Thư). Dựa theo đồ thị phụ tải năm, ta có thể xác định được tổn thất điện năng trong 1 năm. Nếu đồ thị phụ tải năm có N bậc, ta tính công suất tổn thất ứng với bậc thứ i như sau: 2 S P  i 2 rd, với i = 1, 2,..., N. Ui Tổn thất điện năng trong cả năm bằng: N A   Pi .ti i 1 trong đó ti là khoảng thời gian của bậc thứ i có giá trị phụ tải là Pi. * Ưu điểm: Công thức tính toán đơn giản Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể xác định hao tổn điện năng trong năm. * Nhược điểm: Phải xây dựng được đồ thị phụ tải năm, tức là phải khảo sát lưới điện trong thời gian một năm. Để tính toán chỉ tiêu TTĐN trong năm cần phải tính với mỗi chế độ của đồ thị phụ tải năm. Để xác định TTĐN theo phương pháp này ta phải giả thiết trong khoảng thời gian t ta coi giá trị của dòng điện hay công suất là không đổi, nếu t lớn dẫn đến sai số lớn. Ngoài ra, khối lượng tính toán khá nhiều, vì đồ thị phụ tải năm có rất nhiều bậc. 1.3.4 Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn thất công suất lớn nhất 1.3.4.1 Phương pháp xác định theo  Đây là phương pháp đơn giản và sử dụng thuận tiện nhất. Trong các trạng thái, ta chọn trạng thái có tổn thất công suất lớn nhất và ta tính tổn thất
9 công suất ở trạng này gọi là Pmax. Tổn thất điện năng trong một năm bằng tích số của Pmax với thời gian tổn thất công suất lớn nhất : A = Pmax. (trang 248, Bùi Ngọc Thư) Thời gian tổn thất công suất lớn nhất là thời gian mà trong đó nếu mạng điện liên tục tải công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) thì sẽ gây ra một tổn thất điện năng trong mạng điện vừa đúng bằng tổn thất điện năng trong thực tế, theo đồ thị phụ tải của mạng điện sau một năm vận hành, do đó ta có thể viết: A = P1 . t1 + P2 . t2 +... + PN . tN = Pmax. trong đó: N là số bậc của đồ thị phụ tải. Phương pháp này cũng gặp trở ngại là thời gian tổn thất công suất lớn nhất thay đổi phụ thuộc vào tính chất phụ tải, hệ số công suất, thời gian sử dụng công suất cực đại. Đối với các đồ thị phụ tải có dạng đỉnh nhọn, trị số  có thể được xác định theo công thức kinh nghiệm sau:  = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) (1) N A  P .ti i Với: Tmax  = i 1 Pmax Pmax trong đó: Pmax là công suất tiêu thụ lớn nhất. Tmax: Là thời gian sử dụng công suất lớn nhất, là thời gian mà trong đó nếu tất cả các hộ dùng điện đều sử dụng công suất lớn nhất P max thì năng lượng điện truyền tải trong mạng điện sẽ vừa đúng bằng năng lượng điện thực tế được truyền tải trong mạng điện, sau thời gian vận hành T. Công thức (1) chỉ sử dụng cho thời gian là 1 năm, nghĩa là T = 8760 giờ. Khi thời gian tính toán bé hơn, để nâng cao độ chính xác trong tính toán, ta dùng công thức sau:
10 2 T  Tmax  P    2Tmax T  1  min  ( h) Tmax 2 Pmin  Pmax  1  T Pmax Phương pháp này ta coi đồ thị phụ tải công suất tác dụng và công suất phản kháng đồng thời cực đại, giả thiết này dẫn đến sai số khá lớn trong tính toán. Ngoài ra phương pháp này không được sử dụng để tính toán khi điện trở của đường dây thay đổi, ví dụ như dây thép. * Ưu điểm: - Tính toán đơn giản - Giá trị Imax hay Pmax xác định được nhờ khảo sát và đo đếm. - Nếu một đường dây cấp điện cho các trạm tiêu thụ có tính chất giống nhau thì khối lượng đo đếm không lớn. - Cho biết tình trạng làm việc của toàn lưới, xác định được phần tử nào làm việc không kinh tế. * Nhược điểm: Việc xác định chính xác giá trị  rất khó nếu không có đồ thị phụ tải. Khi không có đồ thị phụ tải ta phải xác định  theo Tmax thông qua các công thức thực nghiệm dẫn đến kết quả tính toán có sai số lớn. Trên lưới điện có nhiều phụ tải để xác định được giá trị của  ứng với nhiều phụ tải sẽ tốn rất nhiều công sức và thời gian. 1.3.4.2 Phương pháp xác định theo p và q Để giảm bớt sai số khi xác định A, cần phải xét đến hình dáng của đồ thị phụ tải, hệ số công suất và trong thời gian một ngày đêm giá trị cực đại của phụ tải tác dụng và phụ tải phản kháng có xảy ra đồng thời không. Để xét đến điều kiện trên người ta dùng phương pháp xác định hao tổn điện năng theo p và q. Trong công thức A = Pmax. hao tổn công suất cực đại được phân tích thành hai thành phần Pp (tổn thất do công suất tác dụng P gây ra) và Pq (tổn thất do công suất phản kháng Q gây ra). Thời gian hao tổn công suất cực đại 
11 cũng được phân tích thành p, q. Khi đó hao tổn điện năng được xác định theo công thức: A = Pp.p + Pq.q (trang 254, Bùi Ngọc Thư) Đối với phương pháp này gặp khó khăn là đồ thị công suất phản kháng kém chính xác hơn đồ thị công suất tác dụng và hầu như không biết nên phương pháp này ít được sử dụng. 1.3.4.3 Tính bằng phương pháp 2 Để tính theo phương pháp này người ta xét đến trạng thái phụ tải cực đại và cực tiểu. Trong đồ thị phụ tải ngày đêm người ta chia làm hai phần theo khoảng thời gian tmax và tmin, tmax là khoảng thời gian phần đồ thị chứa công suất cực đại, tmin là phần thời gian còn lại trên đồ thị phụ tải tương ứng với phần có công suất cực tiểu. Điện năng tiêu thụ trong một ngày đêm Anđ có thể viết theo công thức: Anđ = Pmax.tmax + Pmin.tmin Trong đó: tmax + tmin = 24 giờ Ta cũng có thể xác định điện năng tiêu thụ trong một ngày đêm theo công thức sau: 24 Anđ   Pi .ti i 1 Từ đó suy ra: Anđ  24 Pmin tmax  Pmax  Pmin Tmin = 24 - tmax Ta sử dụng mỗi phần đồ thị đó theo nguyên tắc diện tích tương tự như ta xác định được thời gian tổn thất công suất của mỗi phần đồ thị. t max Từ điều kiện: 2 Pmax . max   Pi 2 .ti 1 t min P . min   Pi 2 .ti 2 min 1 Ta coi cos là không đổi và P i2 trùng S i2 khi đó ta có:
12 2  P t max   max    i  .ti 1  Pmax  2  P tmin   min    i  .ti 1  Pmax  Vậy tổn thất điện năng trong một ngày đêm bằng: Anđ  Pmax . max  Pmin . min (trang 257, Bùi Ngọc Thư) Tổn thất điện năng trong thời gian tính toán T, được xác định theo công thức sau: 2 A  A  Anđ . tbnđ  .T  Anđ  Trong đó: Atbnđ – điện năng ngày đêm trung bình trong thời gian tính toán T; Anđ – điện năng ngày đêm, của ngày chọn để tính toán. 1.3.5 Phương pháp xác định tổn thất điện năng trong trạm biến áp Tổn thất điện năng trong trạm biến áp được tính cho lưới điện có cấp điện áp bằng cấp cao nhất của máy biến áp. Tổn thất trong các cuộn dây (tổn thất đồng) được tính theo công thức: ACu = Pmax x  2 S  Pmax  PN   max   S đm  Trong đó:  P  Smax   max  là công suất phụ tải lớn nhất tải qua máy biến áp.  cos   PN là tổn thất công suất tác dụng lúc làm thí nghiệm ngắn mạch. Tổn thất trong lõi thép (tổn thất sắt) được tính theo công thức: AFe = P0 x T với T là thời gian vận hành máy biến áp. Như vậy, tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp là:
13 A = ACu + AFe Một cách tổng quát, khi trong trạm biến áp có n máy biến áp làm việc song song thì: A = ACu/n + AFe x n 1.4. Các yếu tố tác động đến tổn thất điện năng Từ khâu sản xuất đến khâu tiêu thụ, điện năng bị tổn thất không nhỏ do ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố khác nhau. 1.4.1 Các yếu tố khách quan Các yếu tố về dân số, về tự nhiên như: Vị trí địa lý, khí hậu, thời tiết,... có ảnh hưởng nhiều đến ngành điện. Để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế, các nhà máy điện thường được xây dựng gần các nguồn năng lượng sơ cấp, như: nước, than đá, dầu mỏ, khí đốt. Do vậy các nhà máy điện thường đặt xa các hộ tiêu thụ. Điện năng được sản xuất ra phải được truyền tải từ nhà máy điện đến các nơi tiêu thụ. Nhiệm vụ này được thực hiện nhờ hệ thống điện. Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, đường dây truyền tải điện, mạng phân phối và các hộ dùng điện, nhằm thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng một cách tin cậy, kinh tế và chất lượng đảm bảo. Phần hệ thống điện bao gồm các trạm biến áp và các đường dây tải điện: Gồm hàng chục các bộ phận rất đa dạng: máy biến áp, máy cắt, dao cách ly, tụ bù, sứ xuyên thanh cái, cáp ngầm, cột, đường dây trên không; phụ kiện đi nối dây dẫn và dây chống sét với cột, sứ cách điện,…Các bộ phận này đều phải chịu tác động của thiên nhiên (gió, mưa, ăn mòn, băng giá, sét, dao động, nhiệt độ, bão từ, rung động do gió, văng bật dây…). Hệ thống điện của nước ta phần lớn là nằm ở ngoài trời, do đó tất yếu sẽ chịu ảnh rất lớn của điều kiện tự nhiên. Sự thay đổi, biến động của môi trường có ảnh hưởng rất lớn tới sự tổn thất điện năng của ngành điện. Nước ta nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa, nên độ ẩm tương đối cao, nắng lắm mưa nhiều đã gây không ít khó khăn cho việc bảo dưỡng thiết bị và vận hành lưới điện. Các đường dây tải điện và máy biến áp đều được cấu thành từ kim loại nên độ ẩm
14 cao làm cho kim loại nhanh bị ôxi hoá và như vậy dẫn đến hiện tượng máy biến áp và dây tải điện sử dụng không hiệu quả nữa, lượng điện bị hao tổn. Mạng lưới truyền tải điện phải đi qua nhiều khu vực, điạ hình phức tạp. Đồi núi, rừng cây… nên khi sự cố điện xảy ra, làm tổn thất điện do phóng điện thoáng qua cây cối trong hoặc gần hành lang điện, đốt rừng làm rẫy trong hành lang điện. Địa hình phức tạp làm cho công tác quản lý hệ thống điện, kiểm tra sửa chữa, xử lý sự cố gặp không ít khó khăn, nhất là vào mùa mưa bão, gây ra một lượng tổn hao không nhỏ. Thiên tai do thiên nhiên gây ra: gió, bão, lụt, sét,…làm đổ cột điện, đứt dây truyền tải, các trạm biến áp và đường dây tải điện bị ngập lụt trong nước, làm cho nhiều phụ tải lưới điện phân phối bị sa thải do mạng điện hạ áp bị hư hỏng, ảnh hưởng đến sản lượng truyền tải điện. Nhiệt độ môi trường cao làm cho dây tải điện nóng hơn so với bình thường nên sản lượng điện truyền tải không đạt chất lượng, bị hao hụt do toả điện ra bên ngoài. Thiên tai do thiên nhiên gây nên tổn thất lớn đối với nền kinh tế nói chung và ngành điện nói riêng. Công nghệ, kỹ thuật của máy móc thiết bị trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng Trong quá trình phân phối và truyền tải điện năng thì tổn thất điện năng là không tránh khỏi. Lượng tổn thất điện năng theo lý thuyết là lượng tổn thất kỹ thuật - lượng điện năng tiêu tốn để phục vụ cho công nghệ truyền tải điện. Nó lớn hay nhỏ đều phụ thuộc vào công nghệ kỹ thuật truyền tải điện năng. Do đó, nếu công nghệ, kỹ thuật của thiết bị càng tiên tiến thì sự cố càng ít xảy ra, và có thể tự ngắt khi sự cố xảy ra… dẫn đến lượng điện hao tổn càng ít. Sự lạc hậu về thiết bị, công nghệ: Hệ thống điện chắp vá, tận dụng, chưa đồng bộ, chưa hoàn chỉnh, sự cọc cạch trong hệ thống như với đủ mọi dây dẫn tận dụng khác nhau,…Các bộ phận của hệ thống điện, với cùng thời gian sẽ bị lão hoá. Thêm vào đó sự phát triển như vũ bão của khoa học - công nghệ kéo theo sự tiên tiến, hiện đại hoá các thiết bị, máy móc trong mọi lĩnh vực, kích thích tiêu dùng năng lượng nhiều hơn. Vì vậy, nếu không quản lý, bảo dưỡng,
15 giám sát đổi mới công nghệ truyền tải sẽ dẫn đến tổn thất lớn. Những máy biến áp của thế hệ cũ không đáp ứng được nhu cầu tải điện trong giai đoạn hiện nay, xuất hiện tình trạng máy bị quá tải hoặc non tải, dây dẫn không có tiết diện đủ lớn để truyền tải dẫn đến tình trạng quá tải đường dây, công tơ cũ, lạc hậu, không hiển thị rõ chỉ số, cấu tạo đơn giản làm cho người sử dụng dễ lấy cắp điện. Trong ngành điện, sự đổi mới kỹ thuật không đồng bộ cũng sẽ dẫn đến tổn thất điện năng. Như vậy, lượng tổn thất vẫn bị tăng do chạy máy không tải và do một số trạm quá tải. Tất cả những nhân tố trên đều dẫn đến tổn thất điện năng. Muốn giảm được lượng điện tổn thất này thì phải cải tiến kỹ thuật công nghệ truyền tải nhưng phải cải tiến đồng bộ. 1.4.2 Các yếu tố chủ quan Tổ chức sản xuất kinh doanh Để quản lý tốt sản phẩm của mình, giảm lượng điện hao hụt trong quá trình phân phối và truyền tải điện năng, người lao động đóng vai trò không nhỏ, các công nhân, kỹ sư,…phải có trình độ chuyên môn nghiệp vụ. Phải thông thạo về kỹ thuật, kinh tế, nghiệp vụ về điện để tuyên truyền, hướng dẫn cho khách hàng trong quá trình mua hàng và phương pháp sử dụng, nhất là an toàn điện, tránh xảy ra những tổn thất không đáng có. Phải thông thạo trong việc sử dụng, kiểm tra các thiết bị điện thuộc phạm vi mình quản lý. Việc bố trí công việc phù hợp giúp cho cán bộ, công nhân say mê, sáng tạo, tránh được các hành vi tiêu cực do chán nản gây ra: Làm việc thiếu nhiệt tình, không tận tụy hết lòng vì công việc, khi có sự cố xảy ra, xử lý chậm chạp, không đúng quy trình, quy phạm kỹ thuật, gây thiệt hại lớn; nhân viên ghi công tơ không đều đặn theo lịch hàng tháng, ghi sai chỉ số, ghi chỉ số khống… hiện tượng cán bộ công nhân viên ngành điện móc ngoặc với các hộ sử dụng điện, ghi sai chỉ số công tơ, thu tiền không đúng kì hạn, tính sai giá điện, làm hợp đồng không đúng với thực tế sử dụng… Vì vậy, để quản lý tốt sản phẩm của mình trong đó có giảm lượng điện năng hao tổn thì việc tổ chức sản xuất hợp lý, tạo mối liên hệ cân đối, hài hoà
16 giữa các bộ phận, phải có một đội ngũ nhân viên có trình độ, tinh thần trách nhiệm cao với công việc là hết sức cần thiết. Tổ chức sản xuất kinh doanh không hợp lý tất yếu dẫn đến hoạt động của ngành kém chất lượng, điện cung cấp không đầy đủ cả về số lượng và chất lượng, hao tổn điện năng nhiều. Quản lý khách hàng Khách hàng của ngành điện gồm sản xuất công nghiệp, sản xuất nông nghiệp, thuỷ lợi, dịch vụ thương mại và sinh hoạt tiêu dùng ở đô thị, nông thôn và miền núi. Là doanh nghiệp sản xuất kinh doanh trong cơ chế mới, mục tiêu phát triển khách hàng của ngành là: Hướng phát triển khách hàng vào các thành phần công nghiệp, xây dựng và dịch vụ thương mại, nhất là các xí nghiệp liên doanh với nước ngoài, các xí nghiệp có 100% vốn nước ngoài. Đây là những khách hàng sử dụng nhiều điện, giá bán cao, tạo điều kiện thuận lợi trong việc tăng doanh thu của ngành. Đối với những khách hàng khác, hướng việc phát triển khách hàng vào các khu dân cư tập trung dọc trục đường giao thông, gần với lưới điện, có thể giảm bớt kinh phí đầu tư mà vẫn bán được điện. Quản lý khách hàng theo từng khu vực, phân loại khách hàng theo từng đặc điểm sẽ giúp cho việc ghi công tơ và thu ngân được đúng tiến độ, không quá hạn lịch ghi công tơ hàng tháng, công việc này góp phần giảm tổn thất điện năng một cách đáng kể. Quản lý khách hàng thông qua quản lý công tơ các hộ sử dụng điện; các công tơ hư hỏng, cháy, không đạt chất lượng phải được thay thế kịp thời. Không để xảy ra trường hợp đấu nhầm, đấu sai sơ đồ đấu dây. Các hình thức vi phạm hợp đồng sử dụng điện phải bị xử phạt nghiêm minh. Như vậy, công tác quản lý khách hàng tốt sẽ góp phần rất lớn vào việc giảm tổn thất điện năng của ngành điện. 1.5. Ý nghĩa của việc giảm tổn thất điện năng Giảm tổn thất điện năng là một vấn đề cần thiết không chỉ đối với ngành điện Việt Nam mà đối với ngành điện của các nước trên thế giới. Nó có một ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tế quốc dân và ngành điện.
17 Đứng trước tình hình khó khăn do thiếu nguồn điện, việc xây dựng thêm các nhà máy điện và các nguồn cung cấp điện không phải là công việc một sớm một chiều, vì vậy việc tiết kiệm điện có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong thời điểm này, mà cụ thể nhất chính là việc giảm tổn thất điện năng của các đơn vị sản xuất, truyền tải và kinh doanh điện năng. Trong trường hợp lượng điện năng tổn thất với tỷ lệ cao, do đây là một bộ phận cấu thành nên chi phí sản phẩm, nên khi tỷ lệ tổn thất điện năng cao tất yếu sẽ dẫn đến giá thành điện thương phẩm cao. Nền kinh tế quốc dân cũng bị thiệt hại rất lớn, bởi ngành điện có một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đồng thời không thu hút được các nhà đầu tư vào đầu tư nguồn điện. Vì vậy, khi ngành điện không tự mình phát triển đi lên thì Nhà nước phải bù lỗ bằng Ngân sách Chính phủ, mà nguồn ngân sách Chính phủ được thu từ các thành phần kinh tế. Vậy, gánh nặng ngân sách buộc các thành phần kinh tế muốn tồn tại phải tăng giá bán sản phẩm của mình, dẫn đến tình trạng hạn chế tiêu dùng. Đây không phải là điều mong muốn của thị trường, của các doanh nghiệp. Vậy tổn thất điện năng vô hình chung đã kìm hãm sự phát triển kinh tế xã hội. Ngược lại, tỷ lệ tổn thất điện năng thấp sẽ mang lại lợi ích hết sức to lớn cho toàn bộ nền kinh tế quốc dân nói chung và ngành điện nói riêng. Theo số liệu tính toán và thống kê năm 2003, nếu giảm tổn thất điện năng xuống 0,5% thì sẽ tiết kiệm được trên 100 triệu kWh. Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến việc cải thiện đời sống nhân dân, góp phần vào việc giảm chi phí cho toàn bộ quá trình sản xuất, tạo điều kiện hạ giá thành bán điện cho các hộ dùng điện, kích thích tiêu dùng. Việc giảm tổn thất điện năng làm cho lượng điện năng mà ngành điện cung ứng cho khách hàng sẽ nhiều hơn, do đó đảm bảo các nhu cầu sản xuất cũng như tiêu dùng, đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội. Việc giảm tổn thất điện năng còn làm giảm chi phí điện thương phẩm, tăng sản lượng điện, tăng chất lượng của nguồn điện, do đó tăng được doanh thu, vì vậy lợi nhuận của ngành điện sẽ lớn hơn. Ngành điện có điều kiện về vốn đầu tư để đổi mới công
18 nghệ sản xuất, truyền tải, phân phối, từ đó góp phần làm cho việc cung ứng điện ngày càng tốt hơn, chất lượng điện năng ngày càng cao hơn, lượng điện tổn thất sẽ giảm đi hơn nữa. Đối với các ngành kinh doanh khác, vì điện là yếu tố đầu vào cho sản xuất kinh doanh, do đó nếu lượng điện năng tổn thất càng lớn, giá thành điện cao, chất lượng điện năng thấp làm cho chí phí đầu vào của các ngành này càng cao. Việc tăng chi phí đầu vào của các ngành này dẫn đến giảm doanh thu, hiệu quả hoạt động sẽ kém dẫn đến không mở rộng sản xuất kinh doanh, do đó nhu cầu sử dụng điện giảm, việc giảm nhu cầu này nó ảnh hưởng ngược trở lại ngành điện, làm cho ngành điện sẽ phát triển kém hiệu quả. Ngược lại, nếu tỷ lệ tổn thất điện năng giảm sẽ dẫn đến giảm chi phí sản xuất điện thương phẩm, do đó làm giảm giá thành điện thương phẩm, từ đó làm giảm chi phí đầu vào cho các ngành sản xuất kinh doanh, tăng hiệu quả kinh doanh của các ngành này, tăng nhu cầu mở rộng sản xuất kinh doanh, đồng thời nó cũng góp phần làm cho ngành điện phát triển. Đối với người dân, hộ sử dụng điện, nếu giảm được tổn thất điện năng thì người dân được dùng điện với giá thấp, chất lượng cao: điện áp cố định, tần số ổn định do hệ thống điện được đầu tư mới, không còn hiện tượng câu móc điện làm cho điện sử dụng bị sụt tải,… nên độ bền của các máy móc, thiết bị cao hơn. Không còn xảy ra các tai nạn về điện đáng tiếc do vi phạm sử dụng điện, sự cố do điện gây ra: phóng điện, chập điện,… Việc giảm tổn thất điện năng có ý nghĩa rất lớn đối với toàn xã hội từ Nhà nước đến ngành điện, các ngành nghề sản xuất kinh doanh, các hộ tiêu dùng. Chính vì lẽ đó nên tổn thất điện năng đã, đang và sẽ còn là vấn đề quan trọng, là mục tiêu số một của ngành điện cần được giải quyết. 1.6. Giới thiệu về tính toán mô phỏng lưới điện sử dụng phần mềm PSS/ADEPT Phần mềm PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool ) là phần mềm mới nhất trong họ phần mềm PSS của hãng Shaw Power Technologies, Inc được sử dụng rất phổ
19 biến. Mỗi phiên bản tùy theo yêu cầu người dùng kèm theo khóa cứng dùng chạy trên máy đơn hay máy mạng. Với phiên bản chạy trên máy đơn và khóa cứng kèm theo, chỉ chạy trên môt máy tính duy nhất. Phần mềm PSS/ADEPT là một phần mềm phân tích và tính toán lưới điện rất mạnh, phạm vi áp dụng cho lưới cao thế đến hạ thế với qui mô số lượng nút không giới hạn và áp dụng rộng rãi trong các công ty Điện lực. Phần mềm PSS/ADEPT được phát triển dành cho các kỹ sư và nhân viên kỹ thuật trong ngành điện. Nó được sử dụng như một công cụ để thiết kế và phân tích lưới điện phân phối. PSS/ADEPT cũng cho phép chúng ta thiết kế, chỉnh sửa và phân tích sơ đồ lưới điện một cách trực quan theo giao diện đồ họa với số nút không giới hạn. Phần mềm PSS/ADEPT sử dụng phương pháp mô phỏng qua mô hình tính toán. Các phần tử trên lưới điện được mô hình chỉ những người trong ngành mới sử dụng được. Người sử dụng chỉ cần hiểu sâu về vấn đề kỹ thuật và các thuật toán về tính toán phân bố công suất, ngắn mạch, bù công suất,... Một số tính toán mô phỏng các bài toán lưới điện bằng phần mềm PSS/ADEPT như: + Tính toán phân bố công suất (tổn thất điện áp, công suất): Phân tích và tính toán điện áp, dòng điện, công suất trên từng nhánh và từng phụ tải. + Tính toán vị trí, dung lượng bù tối ưu cho lưới điện trung, hạ áp (CAPO- Capacitor Placement Optimal): Đặt tụ bù tối ưu. Tìm ra những điểm tối ưu để đặt các tụ bù cố định và tụ bù ứng động sao cho tổn thất trên lưới là bé nhất. + Tính toán điểm dừng (điểm tách lưới) tối ưu (TOPO - Tie Open Point Optimization): Phân tích điểm dừng tối ưu. Tìm ra những điểm có tổn hao công suất nhỏ nhất trên lưới và đó là điểm dừng lưới trong mạng vòng 3 pha. + Ngắn mạch và Phối hợp và bảo vệ. + Các bài toán liên quan đến sóng hài và độ tin cậy lưới điện. Hướng dẫn tính toán mô phỏng lưới điện sử dụng phần mềm PSS/ADEPT được trình bày trong Phụ lục 1 của Luận văn.
20 Theo các phương pháp đã trình bày và phân tích nêu trên, mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng. Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn hao công suất cực đại là phù hợp nhất vì dễ dàng thu thập số liệu và tính toán. Qua đó, căn cứ vào số liệu thực tế, đồng thời mô phỏng lưới điện sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An. Tóm tắt Chương 1 Luận văn đã thu thập và phân tích được một số phương thức xác định tổn thất điện năng. Nghiên cứu được lý thuyết tính toán lưới điện sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất điện năng. Chọn được phương pháp xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn hao công suất cực đại và mô phỏng lưới điện sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành.